过程装备控制技术及应用习题及参考答案doc

过程装备控制技术及应用习题及参考答案doc内容摘要：

V  因此该组数中无坏值。 （ 2）肖维耐准则：依表 31可知 n=20 时， 0k  =  ， max ，故该组数中无坏值。 极限误差 max  ，测量结果： 0  ， 40%的读数误差小于 ，用线性插值法估计该温度升的标准差，并计算误差小于 的概率。 解：（ 1） ( ) {| | }z p x z  = 2202 212zzzze d z e d z ， z z 由此推得 时， z 由已知条件知 ( )   ， 查概率积分表得： 22 dz   时 z=，    ， 得： 1 （ 2）  ，得：  查表得：  时，  ()z = 2 1= 即误差小于 ，概率为 ， 级和 ，测量范围分别为0 100 ℃， 50 550 ℃和 100 500 ℃ ，现需测量 500 ℃ 左右的温度，要求测量的相对误差不超过 %，选用哪块表合适。 解：根据测量范围，选择 B， C 两块表， A表排除。 B表： q=2%== maxS m a x 0 . 0 2 [ 5 5 0 ( 5 0 ) ] 1 2      ℃ m a x 12 0. 02 4 2. 4% 2. 5%500     故 B表合适。 C 表： q=%== maxS m a x 0 . 0 2 5 [ 5 0 0 ( 1 0 0 ) ] 1 5      ℃ m a x 15 0. 03 3% 2. 5%500     故 C 表不合适。 综上所述选用 B表即 级，量程 的仪表。 的位移测量仪表，结果如下： （ 1）试画出上下行程的输入输出特性曲线； （ 2）求该仪 表的线性度（以上行曲线为例）； (3) 确定该表的回差（迟滞误差） 解：已知数据： 位移 /mm 0 上行程示值 /mm： 0 下行程示值 /mm： 0 0123450 1 2 3 4 5 6 （ 1）如图所示，上下行程曲线 （ 2） m a xm a x2. 04 0. 71 99 3 0. 01 99 5 10 0% 2%6H LL Y        （ 3） m a xm a x 7 4 %6h HY     11．概述膨胀式温度计的工作原理与主要特点： 答：膨胀式温度计是利用物体热胀冷缩的性质来测温的。 主要特点：玻璃液体：结构简单，使用方便，测量精度高，价格低廉；测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能远传。 双金属；结构紧 凑，牢固，可靠；测量精度较低，量程和使用范围有限。 12热点偶有那些特点。 用普通导线和补偿导线作热电偶的延长线，效果有何不同。 试证明补偿导线的补偿作用。 答：热电偶的特点有：测量精度教高，性能稳定；结构简单，易于制造，产品互换性好；将温度信号转换成电信号，便于信号 远传和象现多点切换测；测量范围广，可达－ 200～ 2020℃，形式多样，适用于各种测量条件。 选用补偿导线要求其在一定温度范围内与所连接的热电偶具有相同的热电特性，型号相配，极性连接正确。 补偿导线的作用证明： 如图所示：回路中电势为： E＝ Eab（ t， t1）＋ Ecd（ t1， t0） 由补偿导线的性质得： Ecd（ t1,t0） =Eab(t1,t0) ∴ E＝ Eab（ t， t1）＋ Eab（ t1， t0）＝ Eab（ t， t0） 补：用普通导线做热电偶得延长线要求引入两端得温度相同热电势不同，故一般接热电偶的冷端，因此冷端温度依然是现场温度。 而用补偿导线却可以将冷端温度现场温度分开，利于测量。 13用两只分度号为 K的热电偶测量 A 区与 B 区的温差，连接方法如图 3－ 79所示。 若 （ 1） 0220AtC ， 020BtC （ 2） 0200AtC ， 0500BtC 试分别求两种情况下的示值误差 ,并解释为何与实际温差不同 . 解 :查热电偶分度号表 : K型热电偶 :20℃ 200℃ 220℃ 500 E: (1) ΔE= = 反查 K热电偶分度号表 : 201℃ 内析求得 : Δt= ℃ (2) ΔE= =℃ 反查 K分度号表 :℃。 ℃ 内析求得 : Δt= ℃ 分析原因 :低温度下热电势与温度线性关系较好 ,高温时误差较大。 S的热电偶与 动 圈仪表构成的测温系统 ,冷端补偿器的平衡点温度在 20℃ .图 380 中 ,t=1300℃ , t1=80℃ ,t2=25℃ ,t0=30℃；动 圈仪表的机械零位为 0℃ ,试求 ： (1)仪表的示值温度是多少。 (2)如何处理可使示值与实际温度相符。 (3)把补偿导线改为铜线时 ,示值变为多少 ? 解 :如图所示 : (1)查 S 型热电偶的分度号表 : t/℃ 1300 30 25 E/mv 由 E(t,t0)=E(t,0)E(t0,0) 即 E(1300,30)＝ E(1300,0)E(30,0) == 查表 , 时对应的温度为 t=1286℃ , 即仪表显示的温度为 1286 ℃。 （ 2）由于补偿电桥是在 20℃ 时平衡的，因此须将仪表的机械零位预先调到 20 处，即可使示值与实际温度相符。 （ 3）若将补偿导线改为铜线，则 , 则 E(1300,80)=E(1300,0)E(80,0)== 查表 时对应的温度为 t=℃ , 即示值变为 ℃。 Cu50 的热电阻测得某介质的温度为 84℃ ，但经检定，该电阻R0=, 电阻温度系数 α= 103/℃ .试求介质的实际温度。 解： ∵ 在 50℃～ 150℃ 的范围内，铜电阻与温度是线性关系 ： 00 1 80t t C 0 1t t oR R t t   查得他 t＝ 84℃时 R＝ 即：  306 7 . 9 7 5 0 . 4 1 4 . 2 8 1 0 08 1 . 5ttC     U 型管压力计（封 液 为水银）测温度管道中水的压力。 压力计在管道下面 （至肘管端口）处，压力计同大气一侧肘管内水银面距 口 80mm，两管水银面高度 h=140mm， 求水的表压力（ Pa) 解： 如图所示： 1－ 1截面压力相等，即： 1 2 3P g ( )h h h  水 水 = aP  3水 银 gh ∴表压   3 1 2 3331 3 .6 1 0 9 .8 0 .1 4 1 1 0 9 .8 1 .5 0 .0 8 0 .1 41 8 0 3 .2aP P P g h g h h hPa              表 水 水 银 水 17．四个应变片 R1， R2（在上面）， R3,R4（在下面）如图 3－ 81 所示贴于梯形片簧，片簧以悬臂形式固定。 （ 1）画出应变片接成直流气桥形式的电路图； （ 2）当片簧受力 P的作用时，贴片处产生 350με的应变，供桥电压 10V，1 2 3 4R R R R R   ，应变片灵敏系数为 2，求电桥输出。 参考：化工测量及仪表 范玉文主编 P31 图 3－ 81 输出电压：31 2 1 2 40 21 2 1 2 4 3()()RR R R R RuuR R R R R R      1 2 3 4R R R R R    2 1 2 4 30 2 ()4 R R R RRuuRR       1 2 4 3()4 R R R Ru R      。 试分析其误差 答：液柱式压力计主要有： U型管压 力计，单管压力计和微压力计。 以 U 型管压力计：误差产生主要有以下几方面： a 读数误差，消除视察。 b 温度变化产生液体 ρ 变化，产生测量误差，故须修正。 c 安装误差：当 U型管安装不直时会产生安装误差。 d 毛细现象，修正 19．试述弹簧管压力计弹簧管结构特点与测压原理。 答：弹簧管压力计由弹簧管压力感应元件和放大指示机构两部分组成，前者是弯成圆弧状的空心管子，一端固定（作为压力输入端）；另一端自由，作为位移输出端，接放大指示机构。 其它是由拉杆，齿轮及指针组成。 测压原理：在弹性范围内，弹簧管自由端的位移与被测 压力之间近似线性关系，即通过测量自由端的位移，可直接测得相应的被测压力大小。 20．已知被测压力在范围 ~1MPa 内波动，要求测量的绝对误差不得超过，试选定弹簧管压力的量程和精度等级。 可供选用的压力计量程系列为： 0～。 0~. 故选用 0～ 精度等级： 故选用精度等级为 1级的量程为 0~ 的仪表。 21．转子流量计显示流量的形式有几种，是如何分度的。 minmax1323sMMs1 32 13ss MPas MPam a x 100 %    答：转子流量计显示流量的形式有 3种，一种是玻璃转子流量计，其锥型管是电玻璃制成 ，并在管壁标有流量刻度，直接根据转子的高度进行读数；另一类为电运转转子流量计，即将转子的位移信号转变为电信号；另一种为气动运转式转子流量，将转子的位移信号变为压力信号，进行远距离传送。 22．标准节流装置有哪几部分组成，对各部分有哪些要求。 答：标准节流装置有：节流元件，取压装置和前、后管道三部分组成。 标准节流装置的设计、加工、安装和使用都有规定的技术要求，规定和数据，可参见GB/T 2624 23．试比较节流装置与转子流量计在工作原理与使用特点上的异同点。 答： 工作原理 使用特点 节流装置 利 用节流元件前后的差压与流速之间的关系，获得被测流量的大小 使用已标准化、系列化，使用范围：管径为 50～1000mm，测量范围~100000m3/h，但使用产生的压力损失大，精度177。 1～ 2% 转子流量计 基于力平衡原理，利用锥形管内的转子把流体的流速转换成转子的位移，进而获得被测流量的大小。 相同点：都是测流速然后得流量。 使用已系列化，测量时若介质变化，应修正，可测小流量，结构简单，维修方便，压力损失小。 缺点：机械传逆信号，仪表性能和准确度难以提高，转子易卡死，测量管径范围 4~150mm,测量范围：~3000m3/h, 精度177。 1~% 24．从涡轮流量计得基本原理分析其结构特点，输出信号方法和使用要求。 答：涡轮流量计得基本原理：流体对置于管内涡轮得作用力，使涡轮转动，其转动速度在一定流速范围内与管内流体得流速成正比。 其结构主要由：涡轮、导流器、磁电转换装置，外壳以及信号放大电路等部分组成。 输出信号方法：将叶轮转动时得转速转换成脉动电信号输出，经进一步放大整形后获得分拨信号，对其进行脉冲计数和单位换算可得到积累流量；通过频率—— 电流转换单元可得到瞬时流量。 使用要求：①仅适用洁净得被 测介质，通常在涡轮前要安装过滤装置；②流量计前后需由一定的直管段长度，③流量计的转换系数 231。 一般在常温下用水标定的，当介质的密度和粘度发生变化时需重新标定或进行补偿。 25．已知：流体为过热蒸汽，工作压力 P＝ 14MPa，工作温度 t＝ 550℃；管道D20＝ 221mm, 材料 X20CrMoV21 无缝管，节流装置为角接标准喷嘴，材料为1Cr18Ni9Ti， d20＝ ；差压 0p= KPa，求： （ 1）在假定 0p下的蒸汽流量； （ 2）计算测量时的压力损失。 解：计算参考《过程控制检测技术与仪 表》 杜维主编 „ p81。 查附数据表可得管道材质和孔板材质的热膨胀系数为： 6018 .2 0 10 /d C  601 2 .3 0 1 0 /D C  则工作状态下管道内径为   2 0 0 161 2。